JPS60206981A

JPS60206981A - ピストンポンプまたはモ−タ

Info

Publication number: JPS60206981A
Application number: JP59064529A
Authority: JP
Inventors: Kazunari Nakagawa; 中川　一成; Shigeo Kawasue; 繁雄川末
Original assignee: Shimadzu Corp; Shimazu Seisakusho KK
Current assignee: Shimadzu Corp; Shimazu Seisakusho KK
Priority date: 1984-03-31
Filing date: 1984-03-31
Publication date: 1985-10-18

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野本発明は、各種の油圧機器分野等において利用可能なピ
ストン形のポンプまたはモータに関するものである。

（ロ）従来技術主として油圧機器分野で使用されるポンプまたはモータ
（回転動力を与えるとポンプとして機能し高圧の作動油
を入力するとモータとして機能する流体機械を意味する
が、以下ポンプとして使用する場合を前提に説明を進め
る）には、大きく分けるとギヤ形、ベーン形およびピス
トン形のものがあるが、最近では、ギヤ形ポンプあるい
はベーン形ポンプに代えてピストン形ポンプが好んで使
用される傾向にある。これはピストン形ポンプが、高効
率である一Ｌにポンプサイズを無段階に変化させること
ができ、しかも、高圧用に適しているという長所を有し
ているためであるが、その中でも特に効率の高い斜軸形
ビストノポンプが注目をあつめている。

ところで、斜軸形ピストンポンプは、軸受を介してケー
シングに支持された回転軸と、この回転軸の内方端に一
体に形成したトルクプレー１・と、前記回転軸の回転中
心と交わる傾斜軸心回りに回転可能に設けられ前記傾斜
軸心と平行な複数のシリンダ穴を前記トルクプレート部
に向けて開口させたシリンダブロックと、このシリンダ
ブロックの各シリンダ穴にスライドａ［能に嵌着した複
数のピストンと、これらのピストンを前記トルクプレー
トに連結するコネクテイングロ・ソドと、前記シリンダ
ブロックを前記トルクプレートに同期回転させるための
ユニバーサルリンクとを具備してなるものか一般的であ
る。

ところが、従来のものは、トルクプレートにシリンダブ
ロック側から大きなスラスト荷重がかかり、このスラス
ト前爪が回転軸に作用してポンプの寿命を縮めるという
不都合かある。このような不都合をなくすために、従来
のものは、大きなスラスト軸受あるいはスラスト−ラジ
アル兼用軸受を設けて、前記スラスト荷重が回転軸に作
用するのを防止している。しかし、このものは、ポンプ
の大形化、大重量化、高価格化を招くという不都合があ
る。また、従来のものは、トルクプレートに、シリンダ
ブロックおよびピストン化備えてなるピストン・シリン
ダ機構を１組設けただけであるために、ポンプとして使
用した場合に大容量化が困難であり、モータとして使用
した場合に高いトルクを得ることが難しい。

（ハ）目的本発明はこのような事情に着目してなされたもので、ト
ルクプレートに加わるスラスト荷重を完全に／ヘラノス
させて、軸受を使用することなしに回転軸にスラスト荷
重が作用するのを防止し、小形軽量化、低価格化および
長寿命化を図ることかできるとともに、ポンプとして使
用した場合に大容量化が可能であり、モータとして使用
した場合に高いトルクを得ることが可能なピストンポン
プまたはモータを提供することを目的とする。

（ニ）構成本発明は、かかる目的を構成するために、前記ピストン
・シリンダ機構を２組設け、これらピストン・シリンダ
機構を共通のトルクプレートを中心にして対称的に配設
するとともに、前記回転軸を前記トルクプレートおよび
前記シリンダブロックの少なイとも一方に貫通させて設
けたことを特徴とする。

（ホ）実施例以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図は、本発明にかかるピストンポンプまたはモータ
の概略縦断面図であり、図中１はケーシングである。ケ
ーシングｌは、フロントカバ一部２と、円筒体状のりャ
カパ一部３とからなるもので、前記フロント力／へ一部
２およびリヤカバ一部３には対をなす流出入ボート４．
５が開口させである。そして、このケーシング１内に回
転軸６を収容している。回転軸６は、入力または出力用
のもので、第１の軸受７を介して前記ケーシングｌに支
持されており、その外方端６ａを前記フロントカバ一部
２に設けた開口部２ａを通して外部に延出させている。

また、この回転軸６の前記ケーシング１内に位置する部
位にスプライン溝刻設部６ｂを設け、このスプライン溝
刻設部６ｂにトルクプレート８を嵌着している。このト
ルクプレート８は、円板状のもので前記回転軸６と一体
に回転するようになっている。そして、このトルクプレ
ート８の両側にそれぞれ１組のピスト・シリンダ機構９
Ａ、９Ｂを対称的に配設している。これらピストン書シ
リンダ機構９Ａ、９Ｂのうち９ＡはシリンダブロックＩ
ＩＡとピストン１２Ａを。

９ＢはシリンダブロックＩＩＢとピストン１２Ｂを、そ
れぞれ有している。シリンダブロックｌＩＡ、ｌＩＢは
、前記トルクプレート８の回転中心Ｍに対して一定角度
θだけ傾斜した傾斜軸心ＬＡ、ＬＢ回りにそれぞれ回転
可能に設けられた厚肉円筒体状のもので、具体的には、
その後端面をｉ７７記フロン１カバ一部２の内面に形成
した傾斜面１０Ａ、リヤカバ一部３の内面に形成した傾
斜面１１）　Ｈにそれぞれ摺接させた状態でこれらフロ
ント力へ一部２、リヤカバ一部３にそれぞれ植設した傾
斜面１３Ａ、１３Ｂの外周に回転可能に嵌合させである
。また、このシリンダブロック１１Ａ、ＩＩＢには、前
記傾斜軸心ＬＡ、ＬＢに平行で前記トルレフプレート８
方向に開口する複数のシリンダ；１４Ａ、１４Ｂが円周
方向に等角間隔をあけて設けである。そして、これら各
シリンダ穴１４Ａ、１４Ｂに前記ピストン１２Ａ、１２
Ｂをそれぞれスライド可能に嵌合させている。ビストノ
１２Ａ、１２Ｅは、前記シリンダ穴１４Ａ、１４Ｂ内に
嵌合するピストン本体部１５Ａ、１５Ｂと、このピスト
ン本体部１５Ａ、１５Ｂがら外方へ延出ネせたロッド部
１６Ａ、１６Ｂとを一体に形成してなるもので本体部１
５Ａ、１５Ｂは、前記シリンダ穴１４Ａ、１４Ｂの内周
に適正な隙間（０，０５＋ｎｍ程度）を介して嵌合する
嵌合部１７Ａ、１７Ｂと、この嵌合部１７Ａ、１７Ｂと
押え板１８Ａ、１８Ｂとの間に介設したピストンリ／グ
１９Ａ、１９Ｂとを備えているうそして　前記ロッド部
１６Ａ、１６Ｂの先端、つまり、ピノ１ン１２Ａ、１２
Ｂの外方端１２Ａａ、１２Ｂａは球状に成形されており
、この外力端１２Ａａ、１２Ｂａを前記トルクプレート
８の各面８ａ、８ｂ−こそれぞれ枢支させている。具体
的には、前記トルクプレート８の端面８ａ、８ｂに前記
ピストン１２Ａ、１２Ｂと同数の球面受座２１Ａ、２１
Ｂを円周方向に等角間隔をあけて設けておき、これら各
球面受座２１’Ａ、２１Ｂに前記各ピストン１２Ａ、１
２Ｂの外方端１２Ａａ、１２Ｂａを回動可能に嵌合させ
ている。また、前記ピストン１２Ａ、１２Ｂの前記シリ
ンダ穴１ｊＡ、１４Ｂに対する嵌合長さｔを１ｍｍ程度
の値に戻めるとともに、前記傾斜角度を１５°以下に、
好ましくはｌＯ°程度に設定している。なお、前記共通
の回転軸６は前記各ピストン・シリンダプロ９Ａ、９Ｂ
のトルクプレート８およびシリンダブロックｌＩＡ、Ｉ
ＩＢに貫通させて設けている。そして、この回転軸６の
貫通部の両側を第１、第２の軸受７．２０を介してケー
シングｌのフロントカバ一部２およびリヤカバ一部３に
それぞれ支持させである。また前記トルクプレート８と
前記シリンダブロックＩＩＡ、１１Ｂとの間には同期機
構２３Ａ、２３Ｂが設けてあり、このトルクプレート８
と前記シリンダブロック１１Ａ、、ｌｌＢとの同期回転
に伴わせて前記各ビストノ１２Ａ、１２Ｂの内方端１２
Ａｂ、１２Ｂｂ側に形成されるポンプ室２４Ａ、２４Ｂ
の容積を増減させるようにしている。同期機構２３Ａ、
２３Ｂは、前記シリンダプロ・ンクｌＩＡ、ＩＩＢの外
周縁部と前記トルクプレート８の両面８ａ、８ｂの外周
縁部にそれぞれハスパ歯車２５Ａ、２６Ａおよび２５Ｂ
、２６Ｂを形成し、これら各両ハスパ歯車２５Ａ、２６
Ａおよび２５Ｂ、２６Ｂを前記シリンダブロック１１Ａ
、ＩＩＢが前記トルクプレート８に最も接近する位置に
おいて噛合させたものである。また、前記ポンプ室２４
Ａ、２４Ｂは前記ピストン１２Ａ、１２Ｂのピストン本
体１５Ａ、１５Ｂと前記シリンダ穴１４Ａ、１４Ｂとに
よって形成さｎた室であり、流体通路２７Ａ、２７Ｂを
介してシリンダブロック１１Ａ、ＩＩＢの後端面に開口
させである。そして、このシリンダプロ・・７りＩＬＡ
、ＩＩＢの後端面と摺合するフロントカバ一部２の傾斜
面１０Ａ、に接続ポート２８Ａ、２９Ａを、リヤ力／へ
一部３の傾斜面１０Ｂに接続デート２８Ｂ、２９Ｂを開
口させている。−力の接続ポート２８Ａ、２８Ｂは、前
記トルクプレート８の回転中心Ｍと前記傾斜軸心ＬＡ、
ＬＢを含む仮想分割面Ｎよりも第３図中右側の領域工に
存在するポンプ室２４Ａ、２４Ｂに連通ずるように、ま
た、他方の接続ポート２９Ａ、２９Ｂは前記仮想分割面
Ｎよりも第３図中左側の領域ＩＩに存在するポンプ室２
４Ａ、２４Ｂに連通ずるようにそれぞれ半円弧状に形成
されている。そして、第１領域工側の接続ポート２８Ａ
、２８Ｂを一方の流出入ポート４に連通させるとともに
、第２領域ＩＩ側の接続ポー）２９Ａ、２９Ｂを他方の
流出入ポート５に連通させている。また、前記両傾斜面
１０Ａ、ＩＯＢは、相互に逆方向に傾けである。

さらに、前記トルクプレート８の両面８ａ、８ｂの各球
面受座２１Ａ、２１Ｂ部に圧力ポケット３３Ａ、３３Ｂ
を形成するとともに、前記ピストンＬ２Ａ、１２Ｂの軸
心部に圧液導入路３４Ａ、３４Ｂ？：設け、この圧力ポ
ケット３３Ａ、３３Ｂ内に前記ポンプ室２４Ａ、２４Ｂ
内の作動流体の一部を導入するようにしている。また、
これら両川カポケ、ｌ、）３３Ａ、３３Ｂを連通させる
通路３５を前記トルクプレート８に穿設している。

また、前記シリンダブロックＩＩＡと前記トルクプレー
ト８、および前記シリンダプロ・、り１１Ｂとトルクプ
レート８との間にはコイルスプリング３６Ａ、３６Ｂが
介装してあり、このコイルスプリング３６Ａ、３６Ｂの
付勢力で前記トルクプレート８をそれぞれ反対方向に等
しい力で押圧するとともに、前記シリンダブロックＩＩ
Ａを傾斜面１０Ａに、シリンダブロックｌＩＢを傾斜面
１０Ｂに、それぞれ常時添接させるようにしている。

なお、第１図は、説明の便宜上、シリンダ穴１４Ａ、１
４Ｂや接続ポート２８Ａ、２８Ｂ、２９Ａ、２９Ｂ等の
配設位相を実際のものとは若干異ならせである。これら
の正しい配設位置は第２図、第３図を参照されたい。

次いで、この実施例の作動を説明する。

例えば、図外のモータ等により回転軸６を矢印Ｘ方向に
回転駆動しトルクプレート８およびシリンダブロック１
１Ａ、１１Ｂを同方向に同期回転させると、傾斜軸心Ｌ
Ａ、ＬＢの傾きにより第１領域■に存在するピストン１
２Ａ、１２Ｂは回転に伴なって逐次シリンダ穴１４Ａ、
１４Ｂ内に没入するとともに、第２領域ＩＩに存在する
ピストン１２Ａ、１２Ｂは逐次シリンダ穴１４Ａ、１４
Ｂから突出することになる。そのため、一方の接続ポー
ト４に連通ずる前記第１領域工を通過中のポンプ室２４
Ａ、２４Ｂの容積が減少するとともに、他方の接続ポー
ト５に連通ずる第２領域ＩＩを通過中のポンプ室２４Ａ
、２４Ｂの容積が漸増することになり、他方の流出入ポ
ート５から吸込まれた作動油が前記第２領域ＩＩのポン
プ室２４Ａ、２４Ｂに導入されるとともに前記第１領域
■のポンプ室２４Ａ、２ｊＢ内から押し出される作動油
が一方の流出入ボート４から吐出される。なお、Ａｉ記
回転軸６を逆方向に回転駆動すると、作動が以ヒの説明
とは逆になり、前記一方の流出入ボート４から作動油が
吸込まれて前記他方の流出入ボート５から高圧の作動油
が吐出される。

このようにしてポンプ作用を営むわけであるが、このも
のは、２組のピストン・シリンダ機構９Ａ、９Ｂｔ−共
通のトルクプレート８を中心にして対称的に配設してい
るので、該トルクプレート８に加わるスラスト荷重が完
全にバランスし、回転軸６にスラスト荷重が′加わらな
い。したがって、スラスト軸受やスラスト・ラジアル兼
用軸受が不要であり、それだけ小形軽量化、低価格化お
よび長寿命化を図ることができる。また、２組のピスト
ンΦシリンダ機構９Ａ、９Ｂが同時に作動するので、従
来のものに比べてポンプ容量が２倍になる。

また、回転軸６を前記トルクプレート８およびシリンダ
ブロック１１Ａ、ＬＩＨに貫通ｙせ、該回転軸６の両端
部を軸受７．２０によって支持するようにしているので
、回転軸を片持的に支持するもののように該回転軸に大
きなモーメン）・が作用することがなく、各軸受７，２
０に作用する荷重を大幅に減少させることができる。し
たがって、小さな軸受７．２０全用いて回転＠６を無理
なく支持することができ、軸受の長寿命化ならびに小形
軽量化を図ることができる。また、このものは、各ピス
トン・シリンダ機構９Ａ、９Ｂが斜軸形ポンプの基本構
成をなしているため、斜板形ポンプのようにピストンに
大きな倒れモーメントが働いて摩擦損失の増大を招くと
いうことがなく、高い効率を得ることができる。

しかも、この実施例では、シリンダブロックｌＩＡ、Ｉ
ＩＢの回転に伴う前記ピストン外方端１２Ａａ、１２Ｂ
ａの横揺現象が前記ピストン１２Ａ、１２Ｂの作動を阻
害しない程度に、前記ピストン１２Ａ、１２Ｂの前記シ
リンダ穴１４Ａ、１４Ｂに対する嵌合長さｔと、前記傾
斜軸心ＬＡ、ＬＢの＃ＩＭ角度θとを共に小さな値に設
定しているので、性能を低下させることなしにコネクテ
ィングロッドを省略することができ、構造の簡略化なら
びに小形軽量化を図ることができる。すなわち、前記横
揺現象とは、前記ピストン１２Ａ、１２Ｂの外方端１２
Ａａ、１２Ｂａと前記傾斜軸心ＬＡ、ＬＢとの離間距離
がシリンタブロック１１Ａ、ｌＩＢの回転に伴って変化
するため、前記ピストン１２Ａ、１２Ｂの外方端がシリ
ンダブロックＩＩＡ、ＩＩＢに対して周期的に横振れを
起こす現象を言う。そして、この横揺現象は、Ｔを前記
離間距離の最大値、０を前記傾斜角度とすると、その振
幅かＴ　（１−ｃｏｓ　θ）で表わされるが、θをｌＯ
″に設定した場合はその値がＴ（１−ｃｏｓ　ｌ　Ｏ’
　）　＝θ、０１５ＸＴと小さくなる。

そのため、ピストン１２Ａ、１２Ｂの嵌合長さｔが例え
ば、１ｍｍ程度の小さな値に設定してあれば、該ピスト
ン１２Ａ、１２Ｂの嵌合部１７Ａ、１７Ｂの外周面と前
記シリンダ穴１４Ａ、１４Ｂの内周面との嵌合隙間を一
般のピストンとシリンダとの嵌合隙間と同程度にしても
、ピストンとシリンダ穴とのかみ込みにより円滑な作動
が阻害されるといった不都合が生じない。よって、ピス
ト７１２Ａ、１２ＢＱ直接にトルクプレート８に連結し
ているにもかかわらず、ｉｉＩ記ピストン１２Ａ、１２
Ｂと前記シリンダ穴１４Ａ、１４Ｂとの間のシール性を
確保することができるとともに該ピストン１２Ａ、１２
Ｂの円滑な作動を保証することが可能となる。なお、こ
の実施例のようにピストンリング１９Ａ、１９Ｂを用い
れば、そのシール性をさらに高めることができる。しか
して、このようなものであれば、ピストン１２Ａ、１２
Ｂの嵌合長さｔが小さいことと該ピストン１２Ａ、１２
Ｂの作動ストロークが短くなることとの相乗効果により
、シリンダブロックｌｌＡ、１１Ｂの軸方向寸法を極端
に小さくすることが可能となる。したがって、コネクテ
ィングロッドが省略でき構造が簡単になることと相まっ
て、大幅な小形軽量化を図ることができる。なお、この
ようにシリンダブロック１１Ａ、ｌＩＢを極端に短寸化
した場合には、該シリンダブロックＩＩＡ、１１Ｂの外
径を多少大きくしてもケーシング１の外形寸法はあまり
変化しない。そのため、各ピストン１２Ａ、１２Ｂｉよ
びシリンダ穴１４Ａ、１４Ｂの径を無理など大きくする
ことが可能となり十分な押しのけ容積を確保することが
できる。

なお、本発明は前記実施例に限られないのは勿論であり
、回転軸は一方のシリンダブロックを貫通していないも
のであってもよい。

また、＠配圧力ポケット内の作動流体がビス、トンを押
圧する軸方向力とポンプ室内の作動流体がピストンを押
圧する軸方向力、ポンプ室内の作動流体がシリンダブロ
ックを押圧する力と接続ポート内の作動流体がシリンダ
プロ・ンクを押圧する力、および、トルクプレートの一
側面に設けた圧力ポケット内の作動流体が該トルクプレ
ートを押圧する軸方向力と該トルクプレートの反対側の
側面に設けた圧力ボケ・シト内の作動流体が該トルクプ
レートを押圧する軸方向力とが小さな予圧力を残してそ
れぞれ略完全にバランスし、前記圧力ボケ・リド内の作
動流体がトルグプＬ／　−トを押圧する回転方向力が該
トルクプレー１・にトルクをかえるように構成したもの
も本発明に含まれる。

また、トルクプレートは回転軸に固定したものであって
もよい。

また、同期機構は前記実施例に限られず、例えば、基端
に環状取付部を有するとともに先端に内向歯を有した同
期リングを用い、この同期リングの環状取付部を前記シ
リンタブロックの内周に嵌着固定するとともに前記内向
歯を回転軸のスプライン溝に噛合させてなるものであっ
てもよい。

また、コイルスプリングはシリンダ穴に設けたものでも
よい。

また、前記実施例ではポンプとして使用する場合につい
て説明したが、いずれかの流出入ポートに高圧の作動流
体を供給すればモータとして機能させることもできる。

このようなモータであれば、トルクプレートは両側から
トルクを受け得るので、従来のものに比べて高いトルク
を得ることができる。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可
能である。

（へ）効果本発明は、以上のような構成であるから、小形軽敏化、
低価格化および長寿命化を図ることができるとともに、
ポンプとして使用した場合に大容量化が可能であり、モ
ータとして使用した場合に高いトルクを得ることが可能
なピストンポンプまたはモータを提供できるものである
。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図は概略縦断面図
、第２図は第１図におけるＡ−Ａ線断面図、第３図は８
１図におけるＢ−Ｂ線断面図である。１１＠ケーシング６・・・回転軸８・・・　トルクプレート９Ａ、９Ｂ・・・ピストン−シリンダ機構１１Ａ、１ｌ
ＢＩＩ会・シリンダブロック１２Ａ、１２Ｂ争・・ビス
トノ１４Ａ、１４Ｂ・・φシリンダ穴２４Ａ、２４Ｂ・・・ポンプ室ＬＡ、ＬＢ−＠φ傾斜軸心Ｍ拳・・回転中心代理人　弁理士　赤澤−博第２図第３図

Claims

【特許請求の範囲】

軸受を介してケーシングに支持された入出力用の回転軸
と、この回転軸と一体に回転可能なトルクプレートと、
このトルクプレートの回転中心と交わる傾斜軸心回りに
回転可能に設けられ前記傾斜軸・しと平行な複数のシリ
ンダ穴を前記トルクプレートに向けて開口させたシリン
ダブロックと、このシリンダプロ・νりの各シリンダ穴
にスライド可能に嵌着されその外方端を前記トルクプレ
ートに枢支させた複数のピストンとを具備し、前記トル
クプレートと前記シリンダブロックとの同期回転に伴わ
せて前記各ピストンの内方端側に形成したポンプ室の容
積を増減させ得るように構成したピストンポンプまたは
モータであって、前記シリンダブロックと前記ピストン
とをそれぞれ備えてなる２組のピストン・シリンダ機構
を共通のトルクプレートを中心にして対称的に配設′す
るとともに、前記回転軸を前記トルクプレートおよび前
記シリンダブロックの少なくとも一力に貫通させて設け
たことを特徴とするピストンポンプまたはモータ。